[發明專利]腦科學智慧教室

有效

• 申請號: 201910082780.1
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109637222B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 林思恩;楊志;薛傳琦
• 申請（專利權）人: 探客柏瑞科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G09B5/08;G09B19/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種腦科學智慧教室，包括學生工作站、服務器、教師工作站、遠程訪問端和云系統；其工作流程包括：采集被測試者原始腦電數據；獲取被測試者實時的腦認知能力；獲得被測試者興趣度、吸引度、專注度、識記度四項指標；對第三步中的四項指標利用滑動時間窗方法計算其動態變化；通過數據服務器接收來自學生工作站的數據進行分析；通過網頁服務器智能推送解決方案。本發明能夠更客觀、更直接、更實時、更科學地反映出個人或群體的專注力、認知能力、學習能力和教學與培訓效果，并根據測評結果自動給予有針對性的解決方案，測評與推送過程人工干預少，簡便易行，對實施者的專業要求完全控制在現有教學與培訓機構可操作的范圍內。

技術領域

本發明涉及智能教學領域，具體地說，涉及一種具備腦電波分析的腦科學智慧教室。

背景技術

注意(attention)是心理活動對一定對象的指向和集中。是人類有意識自覺主動地獲取信息、學習知識和技能的根本手段。記憶力(memory)是識記、保持、再認識和重現客觀事物所反映的內容和經驗的能力。注意力與記憶力是孩子感知外部世界、學習知識的重要工具，是決定孩子溝通能力、學習能力的基礎。良好的注意力以及記憶力是學習效果的重要保證。

傳統的課堂上要了解學生的表現，主要是教師通過主觀感覺來判斷其在課堂上是否專注、是否用心聽講；有經驗的教師依據主觀感覺做出判斷往往比較準確，但難以面面俱到的觀察每一名學生，無從把握課堂上整體情況。另外，思想溜號等行為不易被發現。教學評估工作是教育質量保障體系的重要組成部分，學校為了推進教學改革，提高人才培養質量，必然重視教學評估。目前主流的方法是通過公開課同行評價和學生量表打分兩種方式相結合，來收集、分析和掌握課堂教學效果。通過填表的方法，因為是事后調查分析，且評分人員受心理因素和相互關系等方面的影響，所以會降低評估分數的客觀性，得到的結果不夠及時，也不夠直接。

在培訓領域：柯克帕特里克的四層次培訓評估模型占據主導地位，被理論界和業界廣為采用。柯克帕特里克提出可以從四個方面評估培訓效果，分別是反應層、學習層、行為層、結果層(Kirkpatrick，1994)。但是該模型在運用中仍普遍存在幾個問題：1.評價主觀化。2.評價節點化。3.分析整體化。神經人因學(Neuroergonomics)，通過將認知神經科學的理論技術應用于人因工效學，分析人在工作時大腦產生的反應，客觀、準確、實時了解工作績效和日常狀態(Parasuraman，2003；Parasuraman＆Rizzo，2007；Parasuraman，2011)，進而幫助企業管理者合理配置人力資源和工作負荷，達到人崗匹配，更好地實現人力資源開發。腦電圖(EEG/ERP)相比其它認知神經科學的研究手段，其優點在于：較好的便攜性、高時間分辨率和低成本。

發明內容

本發明正是為了解決現有的依靠問卷調查評估課堂教學效果的方法存在不及時、不直接等問題，而設計的一種實時測量群體專注力、記憶力、興趣度、吸引度、專注度、識記度并提供報告和反饋的系統，系統中包含一種能夠記錄人體的腦電、身體動作的可腦電設備；設備采集的信號通過計算分析，實時展示和反饋人群的興趣度、吸引度、專注度、識記度；課上實時提醒、課后匯總課程跟蹤數據對比分析；通過智能算法給學員推薦適合個體的學能訓練內容，即腦科學智慧教室。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種腦科學智慧教室，包括學生工作站、服務器、教師工作站、遠程訪問端和云系統；腦科學智慧教室的工作流程包括以下六個步聚：

第一步：在學生工作站讓被測試者穿上智能腦電設備，進入給定的認知環境或者進入實際的學習環境，通過智能腦電設備獲取被測試者腦電波；腦電波在智能腦電設備中完成模數轉換、數字化的腦電波通過藍牙發送到學生工作站；

第二步：學生工作站接收來自腦電設備的數據進行分析，腦電的原始波形看似雜亂無章，通過數據服務器中的腦電波分析軟件，算法將原始波形濾波，通過傅里葉變換將時域信號轉換到5個頻域波段上，得出能量數值；再將這些能量值按時間段的先后安放回時間軸，得到腦電各個波段隨時間變化的能量數據；